基于PLC的節能健康飲水機控制系統設計

馬世飛 劉黎

摘要：在現代社會中人們生活質量不斷的提高，更加關注生活的品質和健康。人們也不斷探索并尋求著節能健康的生活方式。對于學校、車站、寫字樓等公共場所，現在廣泛應用的是即熱式飲水機，這種飲水機一般都存在加熱的時候功率比較大，沸水置涼的時候許多熱量被白白的浪費以及置涼等待時間比較長的缺點，基于此設計一款基于PLC控制的節能健康飲水機控制系統。

關鍵詞：飲水機;節能;健康;PLC;控制系統

1引言

基于PLC的節能健康飲水機控制系統主要從節能和健康入手，節能方面是采用換熱器將已加熱的沸水和未加熱的冷水進行高效換熱[1]。健康方面是在加熱水箱安裝排水閥避免千滾水現象。

2節能健康飲水機的控制原理

節能健康飲水機最常見的控制形式是在儲水箱、加熱水箱內部分別安裝溫度傳感器和液位傳感器，當加熱水箱溫度達到設定值的時候溫度傳感器會將信號傳給主控制器，主控制器會判斷傳感器發出的信號控制繼電器斷開電路[2]。當溫度不夠時傳感器會再給主控制器發送信號，從而控制繼電器接通電路開始加熱，節能健康飲水機控制原理圖，如圖1所示。

3硬件設計

3.1硬件選型

3.1.1主控制器的選型

（1）在控制系統中有6個輸入量，9個輸出量，型號為CPU224的控制器擁有14個數字量輸入端10個數字量輸出端，可以滿足本次設計的需要。因此采用西門子S7-200系列的PLC，型號為CPU224[3]。

3.1.2液位傳感器的選型

水箱注水時水位超過傳感器的位置傳感器感應到并發出信號，從而系統控制停止注水這樣就能避免在加水的時候水滿溢出。基于上述情況參考電氣設備使用手冊確定本次設計所用的是靜壓投入式液位傳感器。靜壓投入式液位傳感器對水位的變化比較敏感，采用水壓壓力與該水的高度成比例的原理來測量液位[4]。型號選擇的是MH1160，輸出電流4～20mA[5]。

3.1.3溫度傳感器的選型

在系統中要求溫度傳感器對溫度的變化必須敏感并且準確，能長時間工作在高溫和有一定壓力的場合。基于上述情況參考電氣設備使用手冊確定本次所用的是熱電阻傳感器，型號選擇的是wzp-230，測量范圍0-500度[5]。

4軟件設計

4.1I/O端口分配

I/O端口分配是編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現場接線和調試的重要依據。結合健康節能飲水機系統的控制要求，完成I/O端口分配。I/O端口分配表，如表1所示。

4.2程序設計

加熱水箱注水加熱程序。當液位傳感器2觸發時，輸入端子I0.2接通，輸出端子Q0.1得電，交流接觸器線圈KM2動作。當溫度傳感器觸發時，輸入端子I0.3接通，輸出端子Q0.2得電，交流接觸器線圈KM3動作，加熱水箱開始加熱。

加熱水箱排水程序。輸入端子C21接通后，輸出端子Q0.6得電，交流接觸器線圈KM7動作，排水閥打開，常開觸點Q0.6閉合并形成自鎖。在網絡14中，輸入端子Q0.6接通，定時器T39開始計時，計時30秒后，計數器T39的常閉觸點斷開輸入端子Q0.6斷電，定時器T39斷電并復位。

5總結

基于PLC的節能健康飲水機控制系統可以實現水溫的控制，避免千滾水現象的發生，為人們的健康提供了方便。但仍存在一些不足，如在健康節能飲水機控制系統中，水壓的大小會引起程序的不穩定。水壓不穩定的情況下，如果鋪設的水管長度設計的不夠合理，可能會使水達不到流進進水箱中的壓力，加熱水箱熱水不足，會使傳感器發出信號停止整個系統的運行。

參考文獻

[1]許清媛.基于PLC的飲水機節能控制系統[J].赤峰學院院報，2016，（12）：12.

[2]谷紅生，劉全新，李昂，陳長龍.淺談PLC的主要功能及在生產生活中的應用[J].山東科技大學，2016，（4）：12.

[3]鄧捷.一種新型飲水機出水控制裝置的設計[J].電子世界.2020（11）：63- 64.

[4]成大先，機械設計手冊第5版（第2卷）[M].化學工業出版社，2014.

[5]黎文安.電氣設備手冊（第2版）[M].中國水利水電出版社，2016.